第7章 无机材料的介电性能 11.25
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无机材料物理性能无机材料是指在自然界中存在的,或者是人工合成的,不含有碳的材料。
它们的物理性能对于材料的应用具有重要意义。
无机材料的物理性能主要包括热性能、电性能、光学性能和力学性能等方面。
首先,热性能是无机材料的重要性能之一。
热导率是评价材料导热性能的重要指标,无机材料中的金属和陶瓷材料通常具有较高的热导率,而聚合物材料的热导率较低。
此外,无机材料的热膨胀系数也是其热性能的重要表征之一,它决定了材料在温度变化时的尺寸变化程度。
这些热性能参数对于材料在高温或者低温环境下的应用具有重要意义。
其次,电性能是无机材料的另一个重要性能。
导电性和绝缘性是评价材料电性能的重要指标。
金属材料通常具有良好的导电性,而绝缘材料则具有较高的电阻率。
此外,半导体材料的导电性介于金属和绝缘材料之间,其电性能的调控对于电子器件的制备具有重要意义。
光学性能是无机材料的另一个重要性能。
透明度、折射率、反射率和光学吸收等是评价材料光学性能的重要指标。
无机材料中的玻璃、晶体和光学薄膜等材料通常具有良好的光学性能,它们在光学器件、光学仪器和光学通信等领域具有重要应用。
最后,力学性能是无机材料的另一个重要性能。
强度、硬度、韧性和蠕变等是评价材料力学性能的重要指标。
金属材料通常具有较高的强度和硬度,而聚合物材料则具有较高的韧性。
这些力学性能参数对于材料在受力状态下的性能表现具有重要意义。
总之,无机材料的物理性能对于材料的应用具有重要意义。
热性能、电性能、光学性能和力学性能是无机材料的重要性能之一,它们的表征和调控对于材料的设计、制备和应用具有重要意义。
希望本文对无机材料的物理性能有所帮助,谢谢阅读。
第一章物理基础知识与理论物理性能本质:外界因素(作用物理量)作用于某一物体,如:外力、温度梯度、外加电场磁场、光照等,引起原子、分子或离子及电子的微观运动,在宏观上表现为感应物理量,感应物理量与作用物理量呈一定的关系,其中有一与材料本质有关的常数——材料的性能。
晶体结构:原子规则排列,主要体现是原子排列具有周期性,或者称长程有序。
非晶体结构:不具有长程有序。
点阵:晶体内部结构概括为是由一些相同点子在空间有规则作周期性无限分布,这些点子的总体称为点阵。
晶体由(基元)沿空间三个不同方向,各按一定的距离(周期性)地平移而构成,(基元)每一平移距离称为周期。
晶格的共同特点是具有周期性,可以用(原胞)和(基失)来描述。
分别求立方晶胞、面心晶胞和体心晶胞的原胞基失和原胞体积?(1)立方晶胞:(2)面心晶胞(3)体心晶胞晶体格子(简称晶格):晶体中原子排列的具体形式。
晶列的特点:(1)一族平行晶列把所有点包括无遗。
(2)在一平面中,同族的相邻晶列之间的距离相等。
(3)通过一格点可以有无限多个晶列,其中每一晶列都有一族平行的晶列与之对应。
(4 )有无限多族平行晶列。
晶面的特点:(1)通过任一格点,可以作全同的晶面与一晶面平行,构成一族平行晶面. (2)所有的格点都在一族平行的晶面上而无遗漏;(3)一族晶面平行且等距,各晶面上格点分布情况相同;(4)晶格中有无限多族的平行晶面。
格波:晶体中的原子在平衡位置附近的微振动具有波的形式。
色散关系:晶格振动谱,即频率和波矢的关系。
声子:晶格振动的能量是量子化的,晶格振动的量子单元称作声子,声子具有能量ħ ,与光子的区别是不具有真正的动量,这是由格波的特性决定的。
声学波与光学波的区别:前者是相邻原子的振动方向相同,波长很长时,格波为晶胞中心在振动,可以看作连续介质的弹性波;后者是相邻原子的振动方向相反,波长很长时,晶胞中心不动,晶胞中的原子作相对振动。
德布罗意假设:一切微观粒子都具有波粒二象性。
第七章无机材料的介电性能概述无机材料是一类广泛应用于电子、光学、能源等领域的材料。
介电性能是描述无机材料在电场作用下的响应能力的重要指标,对材料的电学性质和应用具有重要影响。
本章将介绍无机材料的介电性能,包括介电常数、介电损耗、介电饱和极化等内容。
介电常数介电常数是描述无机材料在电场中响应能力的一个重要参数。
它衡量了材料在电场作用下的极化程度,即材料中电荷的重新分布情况。
介电常数通常由介电常数实部和虚部组成,分别表示材料的储存能量和耗散能量。
实部描述了材料对电场的响应程度,虚部表示了能量损耗的程度。
介电常数可以通过实验测量或模拟计算得到。
不同的无机材料具有不同的介电常数,这决定了材料在电子器件和光学器件中的应用。
介电损耗介电损耗是介电材料在电场作用下吸收和耗散能量的过程。
它是材料的一种特性,通常通过介电常数的虚部来描述。
介电损耗会导致能量的转换和散失,影响材料的电学性能和应用效果。
无机材料的介电损耗与多种因素有关,如材料的晶体结构、杂质含量和温度等。
在工程应用中,需要考虑介电损耗对电子器件、光学器件等的影响,以保证材料的性能和稳定性。
介电饱和极化介电饱和极化是指无机材料在高频电场作用下的极化现象。
介电饱和极化与外加电场频率和强度相关。
当电场频率较低或电场强度较小时,材料的极化程度较弱。
随着电场频率的增加或电场强度的增加,材料的极化程度逐渐增强,直到达到极限值,无法继续增加。
这种现象称为介电饱和极化,在实际应用中需要考虑介电饱和极化带来的限制,以避免对材料性能和应用造成不利影响。
无机材料的应用无机材料的介电性能决定了它在电子、光学和能源等领域的应用。
在电子器件中,无机材料常被用作介电层、储能层或传输层,以实现电信号的传输和存储。
光学器件中,无机材料的介电性能决定了其透过率、反射率和透射率等光学性质。
此外,无机材料还被广泛应用于能源领域,如太阳能电池、超级电容器等。
通过研究和调控无机材料的介电性能,可以提高材料的性能和应用效果,推动相关领域的发展。
《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力,若直径拉细至2.4mm ,且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变,并比较讨论这些计算结果。
解:由计算结果可知:真应力大于名义应力,真应变小于名义应变。
1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔,再估算其上限和下限弹性模量。
解:令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。
则有当该陶瓷含有5%的气孔时,将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得,其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ,若其临界抗剪强度τf 为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值,并求滑移面的法向应力。
解:1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图,并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。
解:Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程:V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程:以上两种模型所描述的是最简单的情况,事实上由于材料力学性能的复杂性,我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。